Vào ngày 23 tháng 11 năm 2023, mạng lưới quan sát LIGO tại Mỹ, phối hợp cùng Virgo ở Ý và KAGRA tại Nhật Bản – tức mạng lưới LVK – đã ghi nhận tín hiệu sóng hấp dẫn mạnh mẽ từ sự kiện mang tên GW231123, đánh dấu vụ hợp nhất hai hố đen có khối lượng lớn nhất từng được quan sát qua sóng hấp dẫn kể từ năm 2015.
Đây là một khoảnh khắc đột phá: hai hố đen, dự tính có khối lượng lần lượt khoảng 100 và 140 lần khối lượng Mặt Trời, xoáy vào nhau và hợp nhất thành hố đen duy nhất nặng tới 225 lần Mặt Trời. Trước đây, vụ hợp nhất lớn nhất từng được ghi nhận mang tên GW190521 (năm 2021), tạo ra một hố đen gấp khoảng 140 khối lượng Mặt Trời. Do đó, GW231123 đã phá vỡ kỷ lục. Đặc biệt, cả hai hố đen trong vụ va chạm này có tốc độ quay rất nhanh, đạt từ 80–90% tốc độ quay tối đa.
Các nhà nghiên cứu như Mark Hannam (Đại học Cardiff) và Charlie Hoy (Đại học Portsmouth) nhận định rằng đây có thể là bằng chứng của cơ chế “hợp nhất thứ cấp”: các hố đen ban đầu có thể từng hình thành qua va chạm của các hố đen nhỏ hơn trong cụm sao dày đặc, sau đó lại hợp nhất lần hai. Khoảng cách của sự kiện ước lượng từ khoảng 3 đến hơn 13 tỷ năm ánh sáng. Điều này thể hiện độ xa xôi khổng lồ của vụ va chạm. Về ý nghĩa khoa học, GW231123 khiến giới nghiên cứu phải xem lại mọi giả thuyết về hình thành hố đen.
"Đây là hệ sao đôi lỗ đen lớn nhất mà chúng tôi từng quan sát được thông qua sóng hấp dẫn, và nó đặt ra một thách thức thực sự đối với hiểu biết của chúng tôi về sự hình thành lỗ đen", nhà nghiên cứu Mark Hannam của Đại học Cardiff và cộng tác viên LVK cho biết.
Từ lần đầu phát hiện sóng hấp dẫn năm 2015 (GW150914), đến nay LVK đã ghi nhận gần 300 vụ hợp nhất. Mỗi vụ đều là một bản tường thuật về lịch sử vũ trụ, từ vùng không gian xa xăm cho đến thời sơ khai. Khả năng tiếp tục cải thiện độ nhạy và triển khai các thiết bị mới như LISA của ESA, hứa hẹn sẽ mở rộng tầm quan sát sang các hố đen siêu lớn và sự kiện vũ trụ cực đoan hơn nữa.
Theo các chuyên gia, vụ hợp nhất hố đen GW231123 là đỉnh cao mới của thiên văn học sóng hấp dẫn. Hai hố đen với khối lượng vượt mức lý thuyết thông thường, quay nhanh đáng kinh ngạc, cùng cuộc va chạm ngắn ngủi khiến chúng trở thành thách thức lớn đối với mô hình vật lý hiện hành. Khi tín hiệu đến từ khoảng cách hàng tỷ năm ánh sáng, chúng ta hiểu rằng vũ trụ còn nhiều bí ẩn chưa được khám phá. Được biết, hố đen (black hole) là một vùng trong không-thời gian có lực hấp dẫn mạnh đến mức không gì – kể cả ánh sáng – có thể thoát ra khỏi nó.
Đây là một trong những hiện tượng kỳ lạ và bí ẩn nhất trong vũ trụ, được dự đoán lần đầu bởi thuyết tương đối rộng của Albert Einstein năm 1915. Về mặt khoa học, hố đen hình thành khi một vật thể có khối lượng rất lớn bị nén vào một không gian rất nhỏ – ví dụ như lõi của một ngôi sao lớn sau khi nó hết nhiên liệu và sụp đổ dưới sức nặng của chính nó. Trọng lực ở hố đen mạnh đến nỗi ánh sáng không thể thoát ra.
Vũ Anh
Theo: Popular Merchanics
